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PRCTICA N 02

FUNCIONAMIENTO DE LA CALDERA DE VAPOR Y DETERMINACIN DEL TTULO DELVAPOR DE SALIDA DE LA CALDERA POR EL MTODO DE BORBOTEO.

OBJETIVOS

Los objetivos de esta prctica son los siguientes:

Conocer las operaciones de puesta en marcha y funcionamiento de una caldera de vapor; en este casode trata de un modelo de tubos verticales cuyo horno trabaja con un quemador de gasoil.

Conocer el funcionamiento del circuito de transporte del vapor, las razones de la reduccin de lapresin del vapor y el funcionamiento de la vlvula de purga de condensados

Determinar el cabal msico de vapor con el que trabaja nuestra instalacin

Determinar el ttulo del condensado de salida de la vlvula de purga por el mtodo de borboteo.

fundamento

La caldera de vapor es un elemento indispensable en la gran mayora de las Plantas Industriales

Qumicas (adems de en otros sectores de la industria). Esto es por las innegables ventajas

tcnicas y econmicas que ofrece el vapor de agua como agente de calefaccin: desde la

facilidad de obtencin y manejo de la materia prima de partida, el agua (es inocua e

incombustible), hasta las ptimas propiedades fsicoqumicas del vapor de agua (el calor latente

de condensacin del vapor de agua es el mayor que se conoce). Dentro del campo de calefaccin

de procesos desde 100 hasta 200 C, el vapor de agua no tiene rival.

El vapor de agua de salida de la caldera es VAPOR SATURADO, es decir, en equilibrio con el

agua lquida a la presin de trabajo. El vapor saturado es idneo para calefaccin, ya que est

listo para ceder el calor latente de condensacin, licundose en un serpentn o camisa exterior de

calefaccin de una determinada unidad de proceso.

El vapor saturado, al avanzar por las tuberas hasta el punto de utilizacin, sufre prdidas de

calor al ambiente que se traducen en una condensacin parcial en forma de microscpicas gotas

de agua que acompaan al vapor, formando una neblina. El resultado es el denominado VAPOR

HMEDO. En realidad, se puede considerar que todo vapor saturado que abandona la caldera

empieza, en mayor o menor grado, a ser vapor hmedo. La entalpa especfica del vapor

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Hemos de tener en cuenta que corremos el riesgo de sufrir quemaduras al tocar la instalacinsin proteccin adecuada, ya que est a elevada temperatura.

Vigilar con el vapor que quema!.Vigilar de no romper el material y trabajar siempre con la bata y las gafas puestas.

MATERIAL

Tabla 1. Lista de material.

Cantidad Elemento Caractersticas

1 Caldera de vapor Lab. ing. qumica

1 Recipiente plstico 15L

1 Bscula o probeta 1L

1 Soporte

1 Termmetro 100C

1 Cronmetro

1 Vaso de precipit. 600 mL

REACTIvoS

Tabla 2. Lista de reactivos.

Producto Calidad Cantidad

Agua Desmineralizada 12L

PROCEDImiento EXPERIMENTAL

resultados

Tabla 3 . resutados experimentales.

Variables Valor experimental Unidades

T1 21 C

T2 40 C

M1 12 L

M2 13,92 L

clculos

Clculo del flujo msico de vapor ( W, en Kg/h) de trabajo:

(13,92 12) l 60 min. 1 Kg H2O

W= X X = 33,408 Kg/h

25 min. 1 h 1 l H2O

Clculo del ttulo de vapor (X) en la tubera de condensados:

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(M212) [ H''1X + h'1(1X) ] = 12 (T2T1) + (M212) h'2

1.92 * (649.84 X + 128.05 128.05 X) = 12 * 19 + 1.92 * 100.26

1000.97 X + 245.86 = 228 + 192.50

1000.97 X = 174.64

X = 0.174

Preguntas adicionales

Si el vapor de salida de la caldera est a 6 Kg/cm2 absolutos de presin Que ventaja prctica representa

someter al vapor a una reduccin de presin hasta 25 Kg/cm2 absolutos antes de entrar en el serpentn del

evaporador?

Al realizar esta reduccin de presin el vapor se expande manteniendo la temperatura, cosa que hace que el

punto de condensacin sea menor que a la presin anterior haciendo que si quedaban restos de agua lquida se

evaporen y as la fraccin de vapor ser mas elevada.

La utilizacin, en las instalaciones industriales, de un circuito cerrado en el que el condensado retorna al

depsito de agua de alimentacin a la caldera es debida a una estrategia de recuperacin de energa

calorfica contenida en el agua condensada. Qu problema prctico relacionado con la corrosin puede

ocasionar en el circuito esta estrategia? De qu forma se puede solventar?

Esta estrategia puede provocar incrustaciones de algunas sales de calcio y magnesio que lleva el agua en las

tuberas ya que su solubilidad mengua al aumentar la temperatura del agua. La solucin sera hacer entrar en

el circuito agua desmineralizada para que no se produjeran estas incrustaciones o en mucho menor rapidez

alargando la vida de la instalacin.

DISCUSIn DE RESULTAdoS

Podemos observar claramente por los resultados experimentales, que se ha retenido grancantidad de agua dentro del recipiente donde inicialmente tenamos los 12 litros de agua, en los25 minutos del experimento.

Al hacer pasar el vapor que sala del intercambiador de calor, ha incrementado la masa deagua, aumentando la temperatura del agua. Esto sucede, ya que el agua y el vapor que nos salepor la tubera de condensados, ceden calor al agua del recipiente que est a ms bajatemperatura, haciendo condensar el vapor y reteniendo el agua que sale caliente de la tubera.

El valor del ttulo de vapor en la tubera de condensados es de 0.174, cosa que indica que unagran parte de vapor se ha condensado, cediendo su calor en el intercambiador de calor.

CONCLUSIONeS

En los 25 minutos que tenemos el circuito de vapor abierto, se observa que el agua que hay en elintercambiador de calor se calienta y llega a ebullicin gracias al calor cedido por el vapor que viene dela caldera.

La fraccin de vapor/lquido es muy pequeo, ya que el vapor cede su calor que tiene, pasando a lquidoy por las prdidas de calor del circuito.

El recipiente en el que tenamos los 12 litros de agua, acaba teniendo 13,92 litros ya que todo el lquido

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y la mayora del vapor que sale del circuito queda all retenido haciendo incrementar la masas de aguay tambin su temperatura.

NOMENCLATURA

Tabla 4. Variables Fsico qumicas

Variable Magnitud Unitats

W Flujo msico vapor Kg/hM1 Masa inicial agua Kg

M2 Masa final agua Kg

T1 Temperatura inicial C

T2 Temperatura final C

H''1 Entalpa especifica del vapor en las condiciones de condensacin Kcal/kg

h'1 Entalpa especfica del lquido en las condiciones de condensacin Kcal/Kg

H'2Entalpa especfica del lquido en las condiciones finales del proceso decondensacin

Kcal/kg

BIBLIOGRAFIACoulson y Richardson, INGENIERIA QUIMICA. OPERACIONES BSICAS . Ed. Revert.

[2] M.Felder y W.Rousseau, principios elementales de los procesos qumicos . Ed. Addison Wesley

Esperar hasta que opere en rgimen estacionario

Abrir la vlvula principal de salida de vapor

Encender la caldera siguiendo las instrucciones del fabricante

Abrir la llave de paso de la tubera en derivacin del circuito de condensados

Medir la temperatura inicial del agua del recipiente

Preparar un recipiente de 15 L y vertir 12 l de agua descalcificada

Recoger el condensado en un espacio de 25 minutos

Poner en marcha el cronometro

Cerrar la llave de paso de la tubera principal del circuito de condensados

Deconectar el quemador siguiendo los pasos de paro de la caldera

Medir la temperatura del recipiente y pesarlo

Abrir la llave de la tubera principal y cerrar la del circuito de derivacin

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